(57)【要約】  光子計数検出器は、第１のサブセットの検出器モジュールと、少なくとも１つの第２のサブセットの検出器モジュールとを備える。各検出器モジュールは、電力消費回路を有する。第１のサブセットにおける検出器モジュールの電力消費回路は、検出器モジュールが電源オンされる動作モード時に、第１の電力量を消費するように構成されている。これに対応して、少なくとも１つの第２のサブセットにおける検出器モジュールの電力消費回路は、動作モード時に、第１の電力量よりも低い第２の電力量を消費するように構成されている。
2019529875.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のサブセットの検出器モジュールと、
少なくとも１つの第２のサブセットの検出器モジュールと
を備え、各検出器モジュールが電力消費回路を有する、光子計数検出器であって、
前記第１のサブセットにおける検出器モジュールの電力消費回路は、前記検出器モジュールが電源オンされる動作モード時に、第１の電力量を消費するように構成されているとともに、
前記少なくとも１つの第２のサブセットにおける検出器モジュールの電力消費回路は、前記動作モード時に、前記第１の電力量よりも低い第２の電力量を消費するように構成されている光子計数検出器。
【請求項２】
前記第１のサブセットのセットの検出器モジュールは、中央サブセットの検出器モジュールであり、
前記少なくとも１つの第２のサブセットの検出器モジュールは、前記光子計数検出器の軸に沿って前記中央サブセットのそれぞれの側に配置された少なくとも１つの周辺サブセットの検出器モジュールであり、
前記中央サブセットにおける前記検出器モジュールの前記電力消費回路は、前記動作モード時に、前記第１の電力量を消費するように構成されているとともに、
前記少なくとも１つの周辺サブセットにおける前記検出器モジュールの前記電力消費回路は、前記動作モード時に、前記第２の電力量を消費するように構成されている、請求項１に記載の光子計数検出器。
【請求項３】
前記光子計数検出器の前記軸に沿って前記中央サブセットの第１の側に配置された第１の周辺サブセットの検出器モジュールと、
前記光子計数検出器の前記軸に沿って前記中央サブセットの反対の第２の側に配置された第２の周辺サブセットの検出器モジュールと、を備える、請求項２に記載の光子計数検出器。
【請求項４】
各電力消費回路は、それぞれの特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）である、請求項１から３のいずれか１項に記載の光子計数検出器。
【請求項５】
各ＡＳＩＣは、前記検出器モジュールにおけるそれぞれの検出器要素に接続された少なくとも１つのそれぞれの入力チャンネルを備え、
各入力チャンネルは、それぞれの増幅器を備え、
前記第１のサブセットにおける前記検出器モジュールの前記ＡＳＩＣ内の前記それぞれの増幅器は、前記動作モード時に、第３の電力量を消費するように構成され、
前記少なくとも１つの第２のサブセットにおける前記検出器モジュールの前記ＡＳＩＣ内の前記それぞれの増幅器は、前記動作モード時に、前記第３の電力量よりも低い第４の電力量を消費するように構成されている、請求項４に記載の光子計数検出器。
【請求項６】
各ＡＳＩＣは、前記検出器モジュールにおけるそれぞれの検出器要素に接続された少なくとも１つのそれぞれの入力チャンネルを備え、
各入力チャンネルは、それぞれの電荷感応型増幅器を備え、
前記第１のサブセットにおける前記検出器モジュールの前記ＡＳＩＣ内の前記それぞれの電荷感応型増幅器は、前記動作モード時に第１の消費電流を有し、
前記少なくとも１つの第２のサブセットにおける前記検出器モジュールの前記ＡＳＩＣ内の前記それぞれの電荷感応型増幅器は、前記動作モード時に前記第１の消費電流よりも低い第２の消費電流を有する、請求項４または５に記載の光子計数検出器。
【請求項７】
各ＡＳＩＣは、前記検出器モジュールにおけるそれぞれの検出器要素に接続された複数の入力チャンネルを備え、
各入力チャンネルは、それぞれの電荷感応型増幅器を備え、
前記少なくとも１つの第２のサブセットにおける前記検出器モジュールの前記ＡＳＩＣ内の前記それぞれの電荷感応型増幅器の合計消費電流は、前記第１のサブセットにおける前記検出器モジュールの前記ＡＳＩＣ内の前記それぞれの電荷感応型増幅器の合計消費電流よりも低い、請求項４から６のいずれか１項に記載の光子計数検出器。
【請求項８】
前記第１のサブセットは、複数のシリコン検出器モジュールを備え、
前記少なくとも１つの第２のサブセットは、複数のシリコン検出器モジュールを備える、請求項７に記載の光子計数検出器。
【請求項９】
前記光子計数検出器は、光子計数エッジオン検出器であり、各検出器モジュールは、入射Ｘ線に面するそれぞれの縁部を有し、
複数の前記検出器モジュールの前記縁部の全面積は、２００ｃｍ２よりも大きい、請求項１から８のいずれか１項に記載の光子計数検出器。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載の光子計数検出器と、
前記光子計数検出器に接続された検出器コントローラであって、
制御信号に基づいて、前記少なくとも１つの第２のサブセットにおける検出器モジュールのための動作モードを選択し、
前記少なくとも１つの第２のサブセットにおける前記検出器モジュールの前記電力消費回路が、前記第１のサブセットにおける前記検出器モジュールの前記電力消費回路によって消費される電力量よりも低い電力量を消費するように構成されている選択された前記動作モードで動作するように、前記少なくとも１つの第２のサブセットにおける前記検出器モジュールを制御するように構成されている検出器コントローラと
を備えるＸ線検出システム。
【請求項１１】
各電力消費回路は、それぞれの特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）であり、
各ＡＳＩＣは、前記検出器モジュールにおけるそれぞれの検出器要素に接続された少なくとも１つのそれぞれの入力チャンネルを備え、
各入力チャンネルは、それぞれの増幅器を備え、
前記検出器コントローラは、前記少なくとも１つの第２のサブセットにおける前記検出器モジュールの前記ＡＳＩＣ内の前記それぞれの増幅器へ入力される電流を、前記第１のサブセットにおける前記検出器モジュールの前記ＡＳＩＣ内の前記それぞれの増幅器へ入力される電流の電流レベルよりも低い電流レベルで設定するように構成されている、請求項１０に記載のＸ線検出システム。
【請求項１２】
各電力消費回路は、それぞれの特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）であり、
各ＡＳＩＣは、前記検出器モジュールにおけるそれぞれの検出器要素に接続された複数の入力チャンネルを備え、
各入力チャンネルは、それぞれの電荷感応型増幅器を備え、
前記検出器コントローラは、前記少なくとも１つの第２のサブセットにおける前記検出器モジュールの前記ＡＳＩＣ内の前記それぞれの電荷感応型増幅器の合計消費電流が、前記第１のサブセットにおける前記検出器モジュールの前記ＡＳＩＣ内の前記それぞれの電荷感応型増幅器の合計消費電流よりも低いように、前記少なくとも１つの第２のサブセットにおける前記検出器モジュールの前記ＡＳＩＣ内の前記それぞれの電荷感応型増幅器へ入力されるそれぞれの電流を設定するように構成されている、請求項１０または１１に記載のＸ線検出システム。
【請求項１３】
前記検出器コントローラは、ユーザ入力装置によって生成される前記制御信号に基づいて前記動作モードを選択するように構成されている、請求項１０から１２のいずれか１項に記載のＸ線検出システム。
【請求項１４】
前記検出器コントローラは、前記光子計数検出器のための複数の撮像モードの中で撮像モードを表す前記制御信号に基づいて前記動作モードを選択するように構成されており、前記複数の撮像モードのうちの各撮像モードは、撮像される少なくとも１つのそれぞれの臓器または組織に適合されている、請求項１０から１３のいずれか１項に記載のＸ線検出システム。
【請求項１５】
前記光子計数検出器の温度を監視するとともに前記光子計数検出器の温度を表す前記制御信号を生成するように構成されている少なくとも１つの温度センサをさらに備える、請求項１０から１４のいずれか１項に記載のＸ線検出システム。
【請求項１６】
前記検出器コントローラは、選択信号に基づいて、前記少なくとも１つの第２のサブセットに属する検出器モジュールを選択する、および／または前記第１のサブセットに属する検出器モジュールを選択するように構成されている、請求項１０から１５のいずれか１項に記載のＸ線検出システム。
【請求項１７】
前記検出器コントローラは、ユーザ入力装置によって生成される前記選択信号に基づいて、前記少なくとも１つの第２のサブセットに属する検出器モジュールを選択する、および／または前記サブセットに属する検出器モジュールを選択するように構成されている、請求項１６に記載のＸ線検出システム。
【請求項１８】
前記検出器コントローラは、前記光子計数検出器のための複数の撮像モードの中で撮像モードを表す前記選択信号に基づいて、前記少なくとも１つの第２のサブセットに属する検出器モジュールを選択する、および／または前記第１のサブセットに属する検出器モジュールを選択するように構成されており、前記複数の撮像モードのうちの各撮像モードは、撮像される少なくとも１つのそれぞれの臓器または組織に適合されている、請求項１６または１７に記載のＸ線検出システム。
【請求項１９】
請求項１から９のいずれか１項に記載の光子計数検出器と、
前記光子計数検出器に接続された検出器コントローラであって、
選択信号に基づいて、前記少なくとも１つの第２のサブセットに属する前記光子計数検出器の検出器モジュールを選択し、および／または前記第１のサブセットに属する前記光子計数検出器の検出器モジュールを選択し、
前記少なくとも１つの第２のサブセットにおける前記検出器モジュールの前記電力消費回路が、前記第１のサブセットにおける前記検出器モジュールの前記電力消費回路によって消費される電力量よりも低い電力量を消費するように構成されている動作モードで動作するように、前記少なくとも１つの第２のサブセットにおける前記検出器モジュールを制御するように構成されている検出器コントローラと
を備えるＸ線検出システム。
【請求項２０】
前記検出器コントローラは、ユーザ入力装置によって生成される前記選択信号に基づいて、前記少なくとも１つの第２のサブセットに属する検出器モジュールを選択する、および／または前記第１のサブセットに属する検出器モジュールを選択するように構成されている、請求項１９に記載のＸ線検出システム。
【請求項２１】
前記検出器コントローラは、前記光子計数検出器のための複数の撮像モードの中で撮像モードを表す前記選択信号に基づいて、前記少なくとも１つの第２のサブセットに属する検出器モジュールを選択する、および／または前記第１のサブセットに属する検出器モジュールを選択するように構成されており、前記複数の撮像モードのうちの各撮像モードは、撮像される少なくとも１つのそれぞれの臓器または組織に適合されている、請求項１９または２０に記載のＸ線検出システム。
【請求項２２】
請求項１から９のいずれか１項に記載の光子計数検出器、または請求項１０から２１のいずれか１項に記載のＸ線検出システムを備えるＸ線撮像システム。
【請求項２３】
前記Ｘ線撮像システムは、コンピュータ断層撮影法（ＣＴ）システムである、請求項２２に記載のＸ線撮像システム。
【請求項２４】
少なくとも１つのプロセッサによって実行されるとき、前記少なくとも１つのプロセッサに、
各検出器モジュールが電力消費回路を有しており、制御信号に基づいて、第１のサブセットの検出器モジュールと少なくとも１つの第２のサブセットの検出器モジュールとを備える光子計数検出器内の前記少なくとも１つの第２のサブセットの検出器モジュールにおける検出器モジュールのための動作モードを選択させ、
前記少なくとも１つの第２のサブセットにおける前記検出器モジュールの電力消費回路が、前記第１のサブセットにおける前記検出器モジュールの電力消費回路によって消費される電力量よりも低い電力量を消費するように構成されている選択された前記動作モードで動作するように、前記少なくとも１つの第２のサブセットにおける前記検出器モジュールを制御させる指令を含むコンピュータプログラム。
【請求項２５】
少なくとも１つのプロセッサによって実行されるとき、前記少なくとも１つのプロセッサに、
各検出器モジュールが電力消費回路を有しており、選択信号に基づいて、少なくとも１つの第２のサブセットの検出器モジュールに属する光子計数検出器の検出器モジュールを選択させ、および／または前記選択信号に基づいて、第１のサブセットの検出器モジュールに属する前記光子計数検出器の検出器モジュールを選択させ、
前記少なくとも１つの第２のサブセットにおける前記検出器モジュールの電力消費回路が、前記サブセットにおける前記検出器モジュールの電力消費回路によって消費される電力量よりも低い電力量を消費するように構成されている動作モードで動作するように、前記少なくとも１つの第２のサブセットにおける前記検出器モジュールを制御させる指令を含むコンピュータプログラム。
【請求項２６】
請求項２４または２５に記載のコンピュータプログラムを含むキャリアであって、電子信号、光信号、電磁信号、磁気信号、電気信号、無線信号、マイクロ波信号、またはコンピュータ可読記憶媒体のうちの１つである、キャリア。
【請求項２７】
光子計数検出器を制御する方法であって、
各検出器モジュールが電力消費回路を有しており、制御信号に基づいて、第１のサブセットの検出器モジュールと少なくとも１つの第２のサブセットの検出器モジュールとを備える前記光子計数検出器内の前記少なくとも１つの第２のサブセットの検出器モジュールにおける検出器モジュールのための動作モードを選択し、
前記少なくとも１つの第２のサブセットにおける前記検出器モジュールの電力消費回路が、前記第１のサブセットにおける前記検出器モジュールの電力消費回路によって消費される電力量よりも低い電力量を消費するように構成されている選択された前記動作モードで動作するように、前記少なくとも１つの第２のサブセットにおける前記検出器モジュールを制御する、方法。
【請求項２８】
光子計数検出器を制御する方法であって、
各検出器モジュールが電力消費回路を有し、選択信号に基づいて、少なくとも１つの第２のサブセットの検出器モジュールに属する前記光子計数検出器の検出器モジュールを選択するステップ、および／または前記選択信号に基づいて、第１のサブセットの検出器モジュールに属する前記光子計数検出器の検出器モジュールを選択し、
前記少なくとも１つの第２のサブセットにおける前記検出器モジュールの電力消費回路が、前記第１のサブセットにおける前記検出器モジュールの電力消費回路によって消費される電力量よりも低い電力量を消費するように構成されている動作モードで動作するように、前記少なくとも１つの第２のサブセットにおける前記検出器モジュールを制御する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施形態は、一般に、光子計数検出器、およびそのような光子計数検出器を備えるＸ線検出システムに関し、より詳細には、消費電力が低減されている光子計数検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
現代の臨床コンピュータ断層撮影法（ＣＴ）システムは、一言で言えば、円弧状検出器に面するＸ線源またはＸ線管を備えた扇形ビームの幾何学的形状からなる。患者の周りの異なる角度での多数のＸ線の投影の取得は、一秒以内で３６０度にわたって連続的にＸ線源と検出器を回転させることによって実行される。減衰させられた（患者の後の）Ｘ線の強度と減衰させられていない（患者の前に）Ｘ線の強度の両方が記録され、そこから患者内の線減衰係数の３次元空間分布が再構成され、臓器および組織を正確に視覚的に示す。
【０００３】
検出器は、ＣＴシステムの最も重要な構成要素の１つである。フォトダイオードに結合されたシンチレータからなるシンチレーション検出器は、現代のＣＴシステムにしばしば使用される。これらの検出器では、まず、相互作用するＸ線光子は、シンチレータにおいてシンチレーション光に変換される。フォトダイオードにおけるシンチレーション光の吸収によって電子正孔対が生成される。一定の露出時間にわたって相互作用する光子によって蓄えられるエネルギーは、総蓄積エネルギーに比例しているフォトダイオードによって出力される電気信号を得るために積分される。このようにして、検出器および読み出し電子装置における検出器要素によって生成される電子ノイズは、画像再構成のためにアナログ／デジタル変換用特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を介してデータ処理システムへ伝達される出力信号にも組み込まれる。
【０００４】
シンチレーション検出器などのエネルギー積分検出器内の構成要素、特に、フォトダイオードは、とても温度に敏感である。例えば、フォトダイオードがシリコンで作製されている場合、電子ノイズの主な源であるバルクシリコンからの暗電流は、８℃の温度上昇ごとに２倍になる。したがって、検出器構成要素内の温度ドリフトによって引き起こされ得る画像品質問題を回避するために、エネルギー積分検出器の動作中とシステム較正中の両方でエネルギー積分検出器を制御された温度で維持することが望ましい。
【０００５】
典型的には、現代のＣＴ検出器における熱制御のための方法および装置は、一定の温度環境を用意するために冷却器および／または加熱器を用い、一方、検出器電子装置は、継続的にスイッチがオンにされる［１〜４］。エネルギー積分検出器のための典型的な動作温度は、３６℃［５］よりも高く、変動についてのその許容差は０．５℃未満である。
【０００６】
次世代のＸ線およびＣＴ撮像システムに使用され得る光子計数検出器は、エネルギー積分検出器に比べて全く異なる方法で作動する。入射Ｘ線光子は、光子エネルギーに比例したパルス振幅を有する電気パルスに直接伝達される。次いで、これらの電気パルスは、対応するＡＳＩＣチャンネルに送り込まれる。典型的には、各ＡＳＩＣチャンネルは、電荷感応型増幅器（ＣＳＡ）、パルス整形器、幾つかのパルス高比較器、およびカウンタを収容する。増幅および整形された後、各電気パルスは、幾つかのプログラム可能なしきい値と比較され、そのパルス高に従って分類され、対応するカウンタは増分される。
【０００７】
エネルギー積分検出器に比べて、光子計数検出器は、以下の利点を有する。第１に、エネルギー積分検出器によって信号に組み込まれる電子ノイズは、光子計数検出器におけるノイズフロアを上回る最低のエネルギーしきい値を設定することによって阻止され得る。第２に、材料分析（それによって検査された患者内の異なる成分が特定および定量化され得る）は、検出器によって抽出されたエネルギー情報を用いることによって実施される準備が整っている［６］。第３に、３種類以上の基本材料が使用され得、これは、Ｋエッジ・イメージング（Ｋ−ｅｄｇｅ  ｉｍａｇｉｎｇ）などの分解技法の利益になり、それによってコントラスト剤、例えば、ヨウ素またはガドリニウムの分布が定量的に決定される［７］。大事なことを言い残したが、より高い空間分解能は、より小さい画素サイズを用いることによって実現されてもよい。現在のエネルギー積分検出器の１ｍｍ２の典型的な画素サイズに比べて、大抵、光子計数検出器は、１平方ミリメートルの画素サイズを使用する。例えば、シリコンストリップ光子計数検出器は、０．２ｍｍ２［８］の画素サイズを保持することができる。
【０００８】
光子計数Ｘ線検出器のための最も前途有望な材料は、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、テルル化カドミウム亜鉛（ＣＺＴ）、およびシリコンである。ＣｄＴｅおよびＣＺＴは、臨床ＣＴに使用される高エネルギーＸ線の高い吸収効率のために幾つかの光子計数分光ＣＴプロジェクトに用いられる。しかし、これらのプロジェクトは、ＣｄＴｅ／ＣＺＴの幾つかの短所によりゆっくり進行している。ＣｄＴｅ／ＣＺＴは、低い電荷キャリア移動度を有し、この低い電荷キャリア移動度は、臨床実践において出合ったものよりも１０倍低い流動速度で深刻なパルスパイルアップを引き起こす。この問題を緩和する方法の１つは、画素サイズを減少させることであり、これに対して、そのことは電荷共有およびＫエスケープの結果として増加させられたスペクトルの歪みをもたらす。また、ＣｄＴｅ／ＣＺＴは、電荷捕獲に悩まされ、これは、光子束が一定レベルを超えて到達するときに出力計数率の急速な低下を引き起こす分極をもたらす。
【０００９】
対照的に、シリコンは、より高い電荷キャリア移動度を有し、分極の問題がない。成熟した製造プロセスおよび同程度に低いコストも、その利点である。しかし、シリコンは、ＣｄＴｅ／ＣＺＴが持っていない制限を有する。シリコンセンサは、その低い阻止能を補償するためにとても厚くなければならない。典型的には、シリコンセンサは、入射光子の大部分を吸収するために数センチメートルの厚さを必要とするのに対して、ＣｄＴｅ／ＣＺＴは、数ミリメートルを必要とするに過ぎない。他方で、シリコンの長い減衰経路は、個々に読み出されて異なる深いセグメントに検出器を分割することを可能にもさせる。これは、検出効率を増加させ、シリコンに基づく光子計数検出器に対し、ＣＴ内で高いフラックスを適切に取り扱うことを可能にさせる。
【００１０】
しかし、深いセグメントにおける検出器要素の使用は、シリコンに基づく光子計数検出器に問題ももたらす。多数のＡＳＩＣチャンネルは、検出器要素から送られるデータを処理するために用いられなければならない。典型的には、これらのＡＳＩＣチャンネルの各々は、数ミリワットの消費電力を有する［９］。２００ｃｍ２よりも大きい全面積を有するフル光子計数検出器は、数百万個のそのようなＡＳＩＣチャンネルからなってもよく、これは、ＡＳＩＣの総消費電力が数千ワットのレベルにあることを意味する。したがって、シリコンに基づく光子計数検出器は、多くの熱が光子計数検出器によって生成され、例えば高価である水冷または改良された空気調節装置によって運び去られなければならないので、熱管理システムについての課題を課す。
【００１１】
エネルギー積分検出器のためにおおよそ一定の温度環境を維持するように委ねられている従来技術の熱管理システムは、光子計数検出器に適切とならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
全体的な目的は、改善された光子計数検出器を提供することである。
【００１３】
この目的および他の目的は、本明細書中に開示されるような各実施形態によって満たされる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
各実施形態の一態様は、第１のサブセットの検出器モジュールと、少なくとも１つの第２のサブセットの検出器モジュールとを備える光子計数検出器に関する。各検出器モジュールは、電力消費回路を有する。第１のサブセットにおける検出器モジュールの電力消費回路は、検出器モジュールが電源オンされる動作モード時に、第１の電力量を消費するように構成されている。これに対応して、少なくとも１つの第２のサブセットにおける検出器モジュールの電力消費回路は、動作モード時に、第１の電力量よりも低い第２の電力量を消費するように構成されている。
【００１５】
実施形態の別の態様は、一実施形態に係る光子計数検出器を制御する方法に関する。この方法は、制御信号に基づいて、第１のサブセットの検出器モジュールと少なくとも１つの第２のサブセットの検出器モジュールとを備える光子計数検出器内の少なくとも１つの第２のサブセットの検出器モジュールにおける検出器モジュールのための動作モードを選択するステップを含む。各検出器モジュールは、電力消費回路を有する。この方法は、少なくとも１つの第２のサブセットにおける検出器モジュールの電力消費回路が、第１のサブセットにおける検出器モジュールの電力消費回路によって消費される電力量よりも低い電力量を消費するように構成されている選択された動作モードで動作するように、少なくとも１つの第２のサブセットにおける検出器モジュールを制御するステップも含む。
【００１６】
各実施形態のさらなる態様は、一実施形態に係る光子計数検出器を制御する方法に関する。この方法は、少なくとも１つの第２のサブセットの検出器モジュールに属する光子計数検出器の検出器モジュールを選択信号に基づいて選択するステップ、および／または第１のサブセットの検出器モジュールに属する光子計数検出器の検出器モジュールを選択信号に基づいて選択するステップとを含む。各検出器モジュールは、電力消費回路を有する。この方法は、少なくとも１つの第２のサブセットにおける検出器モジュールの電力消費回路が、第１のサブセットにおける検出器モジュールの電力消費回路によって消費される電力量よりも低い電力量を消費するように構成されている動作モードで動作するように、少なくとも１つの第２のサブセットにおける検出器モジュールを制御するステップも含む。
【００１７】
実施形態のさらに別の態様は、少なくとも１つのプロセッサによって実行されるとき、少なくとも１つのプロセッサに、制御信号に基づいて、第１のサブセットの検出器モジュールと少なくとも１つの第２のサブセットの検出器モジュールとを備える光子計数検出器内の少なくとも１つの第２のサブセットの検出器モジュールにおける検出器モジュールのための動作モードを選択させる指令を含むコンピュータプログラムに関する。各検出器モジュールは、電力消費回路を有する。少なくとも１つのプロセッサは、少なくとも１つの第２のサブセットにおける検出器モジュールの電力消費回路が、第１のサブセットにおける検出器モジュールの電力消費回路によって消費される電力量よりも低い電力量を消費するように構成されている選択された動作モードで動作するように、少なくとも１つの第２のサブセットにおける検出器モジュールを制御するようにもされる。
【００１８】
実施形態のさらなる態様は、少なくとも１つのプロセッサによって実行されるとき、少なくとも１つのプロセッサに、選択信号に基づいて、少なくとも１つの第２のサブセットの検出器モジュールに属する光子計数検出器の検出器モジュールを選択させ、および／または選択信号に基づいて、第１のサブセットの検出器モジュールに属する光子計数検出器の検出器モジュールを選択させる指令を含むコンピュータプログラムに関する。各検出器モジュールは、電力消費回路を有する。少なくとも１つのプロセッサは、少なくとも１つの第２のサブセットにおける検出器モジュールの電力消費回路が、第１のサブセットにおける検出器モジュールの電力消費回路によって消費される電力量よりも低い電力量を消費するように構成されている動作モードで動作するように、少なくとも１つの第２のサブセットにおける検出器モジュールを制御するようにもされる。
【００１９】
実施形態に関連した態様は、上記によるコンピュータプログラムを含むキャリアを定める。キャリアは、電子信号、光信号、電磁信号、磁気信号、電気信号、無線信号、マイクロ波信号、またはコンピュータ可読記憶媒体のうちの１つである。
【００２０】
本実施形態は、低減された消費電力で動作され得るが、それでもなお画像取得中に十分な画像品質をもたらす光子計数検出器を提供する。これは、あまり関心のない画像特徴に寄与する光子計数検出器のそれらの部分における消費電力を低減することによって実現される。したがって、消費電力およびそれによるノイズ抑制は、最も関心のある画像特徴を取り込む光子計数検出器の部分でより高くなり得る。
【００２１】
各実施形態は、添付図面とともに見られる以下の説明を参照することによって、そのさらなる目的および利点とともに最もよく理解され得る。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】一実施形態に係るＸ線撮像システムの概略ブロック図である。
【図２】別の実施形態に係るＸ線撮像システムの概略ブロック図である。
【図３】一実施形態に係る光子計数検出器の概略図である。
【図４】一実施形態に係る光子計数検出器の検出器モジュールの概略図である。
【図５】別の実施形態に係る光子計数検出器の検出器モジュールの概略図である。
【図６】さらなる実施形態に係る光子計数検出器の検出器モジュールの概略図である。
【図７】幾つかのエネルギーしきい値を有する光子計数検出器の概略図である。
【図８】一実施形態に係る光子計数検出器の放熱の概略図である。
【図９】さらなる実施形態に係るＸ線撮像システムの概略ブロック図である。
【図１０】一実施形態に係る光子計数検出器の熱管理の概略ブロック図である。
【図１１】３ｐＦにおける総チャンネルノイズ対電荷感応型増幅器（ＣＳＡ）消費電流を示す図である。
【図１２】一実施形態に係る光子計数検出器の概略図である。
【図１３】別の実施形態に係る光子計数検出器の概略図である。
【図１４】ＣＴ取得のための構成の一例を示す概略図である。
【図１５】一実施形態に係るコンピュータ実装の一例を示す概略ブロック図である。
【図１６】一実施形態に係る光子計数検出器を制御する方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図面全体を通じて、同じ符号は、同様または対応する要素に使用される。
本実施形態は、一般的に、光子計数検出器、およびそのような光子計数検出器を備えるＸ線検出システムに関し、より詳細には、消費電力が低減されている光子計数検出器に関する。
【００２４】
Ｘ線検出器についての消費電力の低減は、当業界で知られている。例えば、米国特許第８，７７９，９０７号は、エネルギーを温存するとともに電池の寿命を延ばすために様々な動作モードに切り換えられ得る携帯型の電池駆動式デジタルフラットパネルＸ線検出器を開示する。より詳細には、デジタルフラットパネルＸ線検出器は、電力の大部分を消費する構成要素を非活性化しつつ、残りの構成要素が稼働されたままとすることによってスリープモードにおかれてもよい。
【００２５】
スリープモードとアクティブモードの間で検出器を切り換えるそのような手順は、従来技術のデジタルフラットパネルＸ線検出器のためによく作動し得る。しかし、そのような手順は、次世代の光子計数検出器にとって問題となる。例えば、光子計数検出器は、光子計数の一部としてプログラム可能なしきい値の形態などで較正データを利用する。米国特許第８，７７９，９０７号に開示されるように完全な光子計数検出器がスリープモードにおかれる場合、そのような較正データは、光子計数検出器がスリープモードからアクティブモードに切り換えられる度に再読み込みされる必要がある。これは、時間と処理がかかる工程である。
【００２６】
さらに、スリープモードでは、Ｘ線検出器は、あまり電力を消費せず、それによってあまり熱を発生させない。したがって、典型的には、Ｘ線検出器の温度は、アクティブモードに比べてスリープモードではかなり低い。しかし、典型的には、Ｘ線検出器の検出効率は、温度とともに変化する。したがって、Ｘ線検出器を一定の温度で動作させ続けるために、典型的には、何かしらの温度管理システムが、Ｘ線検出器に実装される。そのような熱管理システムは、米国特許第９，２２３，０３８号に開示されている。この文献では、検出器モジュールの総電力が一定のままであるように、Ｘ線検出器の光子計数検出器モジュールは、検出器モジュールの電子装置およびセンサ材料の消費電力に応じて制御される熱を発生する回路を有する。
【００２７】
これは、第１のサブセットの検出器モジュールと、少なくとも１つの第２のサブセットの検出器モジュールとを備える光子計数検出器に関する本実施形態とは明らかに対照的である。各検出器モジュールは、電力消費回路を有する。各実施形態によれば、第１のサブセットにおける検出器モジュールの電力消費回路は、検出器モジュールが電源オンされる動作モード時に第１の電力量を消費するように構成されている。しかし、少なくとも１つの第２のサブセットにおける検出器モジュールの電力消費回路は、この動作モードで第２の電力量を消費するように構成されている。この第２の電力量は、第１の電力量よりも低い。
【００２８】
したがって、光子計数検出器が入射する光子およびＸ線を検出するように構成されている動作モードでは、検出器モジュールの一部、すなわち、第１のサブセットの電力消費回路は、第１の電力量を消費するのに対して、他の検出器モジュール、すなわち、少なくとも１つの第２のサブセットの電力消費回路は、より低い第２の電力量を消費する。それによって、光子計数検出器の検出器モジュールの総消費電力は、全検出器モジュールの電力消費回路が第１の電力量を消費していた場合に比べて低減され得る。
【００２９】
しかし、光子計数検出器の総消費電力の低減は、較正データおよびしきい値の再読み込みを必要とするという関連した欠点を伴う全検出器モジュールをスリープモードに切り換えることを必要としない。明らかに対照的に、この動作モードでは、光子計数検出器の全検出器モジュールが電源オンされるが、異なるレベルにある。結果として、検出器モジュールのために何らかの較正データを再読み込みする必要がない。
【００３０】
図１を参照してＸ線撮像システム全体を示す概要を用いることが役に立ち得る。この例示的で非限定の例では、基本的に、Ｘ線撮像システム１００は、Ｘ線源１０と、Ｘ線検出システム２０と、関連した画像処理装置３０とを備える。一般的に、Ｘ線検出システム２０は、任意選択でＸ線光学によって合焦され、物体、被験者、またはその一部を通過したＸ線源１０からの放射線を登録するように構成されている。Ｘ線検出システム２０は、画像処理装置３０による画像処理および／または画像再構成を可能にするために適切な電力消費回路を介して画像処理装置３０に接続可能である。
【００３１】
図２は、Ｘ線撮像システムの例示的な例としてのＣＴシステムの概略ブロック図である。ＣＴシステムは、表示装置を有するとともに何らかの形態の操作者インタフェース、例えば、キーボードおよびマウスを有するオペレータコンソールを介して操作者から命令および走査パラメータを受信するコンピュータを備える。次いで、操作者により与えられた命令およびパラメータは、Ｘ線コントローラ、ガントリコントローラ、およびテーブルコントローラへ制御信号を供給するためにコンピュータによって使用される。具体的には、Ｘ線コントローラは、テーブル上に横たわる物体または患者へのＸ線の放出を制御するようにＸ線源に電力およびタイミング信号を供給する。ガントリコントローラは、Ｘ線源および光子計数検出器を備えるガントリの回転速度および位置を制御する。テーブルコントローラは、患者テーブルの位置および患者の走査範囲を制御および決定する。
【００３２】
一実施形態では、コンピュータは、後処理および、光子計数検出器から出力される画像データの画像再構成も行う。それによって、コンピュータは、図１に示されるような画像処理装置に対応する。関連した表示装置は、操作者がコンピュータからの再構成された画像および他のデータを観察することを可能にする。
【００３３】
ガントリに配置されたＸ線源は、Ｘ線を発する。光子計数検出器の形態のＸ線検出器は、Ｘ線が患者を通過した後にＸ線を検出する。光子計数検出器は、検出器要素とも呼ばれる複数のセンサ、および検出器モジュール内に配置された特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）などの関連した電力消費回路によって形成されている。典型的には、ＡＳＩＣは、検出器要素からの生の電気信号を処理し、それをデジタル化するアナログ処理部と、測定されたデータに対して補正を適用すること、それを一時的に記憶すること、またはフィルタ処理することなどのさらなる処理動作を実行することができるデジタル処理部とを備える（図９も参照）。光子計数検出器は、任意選択であるが好ましくは、冷却領域またはヒートシンクに接続され、それによりＡＳＩＣによって発生させられた熱は、効率的に放散させられ得る。Ｘ線投影データを取得するための走査中、ガントリおよびそこに装着された構成要素は、アイソセンタを中心に回転する。
【００３４】
各実施形態のＸ線検出器は、複数の検出器モジュールを備える光子計数検出器である。図３は、例示実施形態に係る光子計数検出器の概略図である。この例では、Ｘ線を発するＸ線源を備えた光子計数検出器の概略図が示されている。光子計数検出器の検出器モジュールは、わずかに湾曲された全体的な構成で配置されることが好ましい。光子計数検出器の２つの可能な走査の動きＥ、Ｆが示されている。各走査の動きにおいて、Ｘ線源は、静止していてもよく、または移動していてもよい。Ｅによって示された走査の動きでは、Ｘ線源および光子計数検出器は、中間に設けられた物体または患者の位置を中心にして回転させられ得る。Ｆを用いて示されている走査の動きにおいて、光子計数検出器およびＸ線源は、物体または患者に対して平行移動させられてもよく、あるいは物体または患者は、移動していてもよい。走査運動Ｅにおいても、物体または患者は、回転中に平行移動、いわゆる螺旋状走査させられてもよい。例として、ＣＴの実施については、Ｘ線源および光子計数検出器は、撮像される物体または患者を中心にして回転するガントリに装着されてもよい。
【００３５】
図４は、例示実施形態に係る光子計数検出器の検出器モジュールの一例を示す概略図である。これは、ストリップの形態で複数の検出器要素に分けられているセンサ部を有する半導体検出器モジュールの一例であり、通常、各検出器要素は、ダイオードに基づく。Ｘ線は、半導体検出器モジュールの縁部を通じて入る。
【００３６】
図５は、別の例示実施形態に係る検出器モジュールの一例を示す概略図である。この例では、Ｘ線が縁部を通じて入ると再び仮定するとき、半導体検出器モジュールのストリップによる検出器要素は、深さ方向のいわゆる深いセグメントに分けられている。
【００３７】
検出器モジュールは、検出器モジュールが電気ルーティングおよび幾つかのＡＳＩＣのための半導体ベース基板を有するという意味でいわゆるマルチチップモジュール（ＭＣＭ）として実施され得る（図６参照）。ルーティングは、各検出器要素からＡＳＩＣ入力への信号の接続、ならびにＡＳＩＣから外部メモリおよび／またはデジタルデータプロセッシング（図示せず）への接続を含む。ＡＳＩＣへの電力は、これらの接続において大電流が要求される断面の増大を考慮に入れた同様のルーティングを通じて供給され得るが、電力は、別個の接続を通じて供給されることもできる。
【００３８】
一実施形態では、光子計数検出器は、検出器モジュールのための半導体材料としてシリコンに基づいて製造される。
【００３９】
したがって、一実施形態では、光子計数検出器は複数の半導体検出器モジュールを備え、すなわち、第１のサブセットは複数の半導体検出器モジュールを備え、少なくとも１つの第２のサブセットは複数の半導体検出器モジュールを備える。特定の実施形態では、光子計数検出器は複数のシリコン検出器モジュールを備え、すなわち、第１のサブセットは複数のシリコン検出器モジュールを備え、第２のサブセットは複数のシリコン検出器モジュールを備える。
【００４０】
シリコンの低い阻止能を補償するために、典型的には、図４〜図６に示されるように、検出器モジュールは、検出器モジュールの縁部がＸ線源の方に向けられているエッジオン幾何学的配置（ｅｄｇｅ−ｏｎ  ｇｅｏｍｅｔｒｙ）で向けられ、それによって数センチメートルの吸収厚さが結果として得られる。臨床ＣＴ内で高い光子束に対処するために、深いセグメントの中へのストリップによる検出器要素のセグメント化される構造が適用されるのが好ましく、これは、図５および図６に示されるように、シリコン基板上の深いセグメントに個々の検出器要素を注入することによって実現される。各個々の検出器要素は、時には電極と呼ばれ、それに続くＡＳＩＣチャンネルに接続されており、そこではＭＣＭ技術が、シリコン基板上でＡＳＩＣと電気ルーティングを統合するように用いられる。
【００４１】
一実施形態では、光子計数検出器は光子計数エッジオン検出器（ｐｈｏｔｏｎ−ｃｏｕｎｔｉｎｇ  ｅｄｇｅ−ｏｎ  ｄｅｔｅｃｔｏｒ）であり、各検出器モジュールは入射Ｘ線に面するそれぞれの縁部を有する。特定の実施形態では、複数の検出器モジュールの縁部の全面積は、２００ｃｍ２よりも大きい。縁部のこの大きい全面積は、光子計数エッジオン検出器のために十分な検出器面積を与える。
【００４２】
検出器モジュールにおける深いセグメントの使用および個々の読み出しは、多数のＡＳＩＣチャンネルという結果になる。また、典型的には、ＣＴ応用のためのフル光子計数検出器は、２００ｃｍ２よりも大きい全面積を有し、これは、図３に概略的に示されているように、１５００〜２０００個の検出器モジュールなどの多数の検出器モジュールという結果になる。
【００４３】
結果として、光子計数検出器は、とても多数の電力消費ＡＳＩＣ、およびそれによって熱を発生するＡＳＩＣを収容し、それによって一般的に、従来技術のフラットパネルＣＴ検出器よりも多い電力を消費する。そのような光子計数検出器の全検出器モジュールが、最大電力量、例えば、第１の電力量を消費する場合、熱管理システムが光子計数検出器の検出器モジュールを一定の温度に維持し、検出器モジュール内の電力消費ＡＳＩＣによって生成された熱を運び去ることが課題となる。本実施形態は、この問題を解決し、第１のサブセットの電力消費回路に比べて、低減された電力モードにおける少なくとも１つの第２のサブセットの電力消費回路を実行または動作することができる。
【００４４】
一実施形態では、第１のサブセットの検出器モジュールは、中央サブセットの検出器モジュールであり、少なくとも１つの第２のサブセットの検出器モジュールは、光子計数検出器の軸に沿って中央サブセットのそれぞれの側に配置された少なくとも１つの周辺サブセットの検出器モジュールであり、例えば、図３に示される破線を参照されたい。中央サブセットにおける検出器モジュールの電力消費回路は、動作モード時に第１の電力量を消費するように構成されているとともに、少なくとも１つの周辺サブセットにおける検出器モジュールの電力消費回路は、動作モード時に、第２の電力量を消費するように構成されている。
【００４５】
特定の実施形態では、光子計数検出器は、光子計数検出器の軸に沿って中央サブセットの第１の側に配置された第１の周辺サブセットの検出器モジュールと、光子計数検出器の軸に沿って中央サブセットの反対の第２の側に配置された第２の周辺サブセットの検出器モジュールとを備える。
【００４６】
この特定の実施形態は、図１４に概略的に示されている。この図は、コンピュータ断層撮影法の取得のための構成の一例を示す。光子計数検出器の湾曲された幾何学的な構成に関して、光子計数検出器は、体軸横断（ｔｒａｎｓａｘｉａｌ）方向または軸に沿った中央部分またはサブセットの検出器モジュールと、周辺部分またはサブセットの検出器モジュールとからなるように見られ得る。
【００４７】
中央サブセットの検出器モジュールは、アイソセンタ（回転の中心）の近くを通るＸ線を測定および検出する光子計数検出器の部分を備える。周辺サブセットの検出器モジュールは、アイソセンタから遠くを通るＸ線を測定および検出する光子計数検出器の部分を備える。
【００４８】
コンピュータ断層撮影法では、光子計数検出器に入射するあるＸ線についての画像の情報値は、周辺サブセットにおける検出器モジュールに比べて中央サブセットにおける検出器モジュールに入射するＸ線についてより高くなる。典型的には、これは、人間の頭部または心臓などの全ての撮像タスクについて真実である。したがって、周辺サブセットにおける検出器モジュールは、結果として得られる画像の周辺部分にのみ影響を及ぼす。
【００４９】
したがって、光子計数検出器の消費電力、およびそれによって光子計数検出器による発熱は、中央サブセットにおける検出器モジュールについての公称消費電力を維持しつつ、周辺サブセットにおける検出器モジュールの消費電力を減少させることによって低減されてもよい。この手法は、線量効率および画像品質を維持しつつ、消費電力および発熱を低減する。これは、一般的に画像品質およびノイズ抑制は、検出器モジュールの電力消費回路の消費電力に依存するので可能である。一般的に、より低い消費電力は、より高い消費電力に比べて、より多くのノイズおよびより低い画像品質と相関関係がある。
【００５０】
図１１は、３ｐＦにおける検出器モジュールの総チャンネルノイズが電荷感応型増幅器（ＣＳＡ）における電流によって表されるような電力にどのように依存するのかを概略的に示す図である。典型的な例では、すなわち検出器モジュールの中央（第１の）サブセットの電力消費回路におけるＣＳＡに使用される公称電流は、５５０μＡである。ＣＳＡ電流、およびそれによって消費電力が低減されるとき、ノイズが増大する。検出器モジュールの周辺（第２の）サブセットの電力消費回路におけるＣＳＡ電流の典型的な例は、約１００〜１２０μＡである。
【００５１】
したがって、最も関心のある画像特徴は、アイソセンタの近くにしばしば設置されているので、画像の中央部分に最高の画像品質を有することが重要である。したがって、検出器モジュールによって消費される電力量を表すようなＣＳＡ電流は、画像の中央部分に寄与する検出器モジュール、すなわち中央（第１の）サブセットにおける検出器モジュールにおいてより高いはずである。しかし、ＣＳＡ電流は、検出器モジュールによって消費される電力量を表すものとして、画像の周辺であまり重要でない部分に単にまたは主に寄与する検出器モジュール、すなわち周辺（第２の）サブセットにおける検出器モジュールについてより低いものであり得る。
【００５２】
一実施形態では、検出器モジュールの各電力消費回路は、図６に示されるようなそれぞれのＡＳＩＣである。図６に概略的に示されているように、検出器モジュールは、１つまたは複数個のすなわち、少なくとも２つのＡＳＩＣを備えてもよい。
【００５３】
一実施形態では、各ＡＳＩＣは、検出器モジュールにおけるそれぞれの検出器要素に接続された少なくとも１つのそれぞれの入力チャンネルを備える。そのような各入力チャンネルは、それぞれの増幅器を備える。第１の（中央）サブセットにおける検出器モジュールのＡＳＩＣ内のそれぞれの増幅器は、動作モード時に第３の電力量を消費するように構成されている。これに対応して、少なくとも１つの第２の（周辺）サブセットにおける検出器モジュールのＡＳＩＣ内のそれぞれの増幅器は、動作モード時に第４の電力量を消費するように構成されている。第４の電力量は、第３の電力量よりも低い。
【００５４】
一実施形態では、各ＡＳＩＣは、検出器モジュールにおけるそれぞれの検出器要素に接続された少なくとも１つのそれぞれの入力チャンネルを備える。そのような各入力チャンネルは、それぞれの電荷感応型増幅器（ＣＳＡ）を備える。第１の（中央）サブセットにおける検出器モジュールのＡＳＩＣ内のそれぞれのＣＳＡは、動作モード時に第１の消費電流を有する。これに対応して、少なくとも１つの第２の（周辺）サブセットにおける検出器モジュールのＡＳＩＣ内のそれぞれのＣＳＡは、動作モード時に第２の消費電流を有する。第２の消費電流は、第１の消費電流よりも低い。
【００５５】
典型的な実施形態では、各ＡＳＩＣは、検出器モジュール内に存在する検出器要素の個数に応じて、複数のＣＳＡ、例えば、数十のＣＳＡ、および数百を超えるＣＳＡさえまでも備える。そのような手法では、ＡＳＩＣ内の全ＣＳＡの電流は、同じ電流レベルに設定されてもよく、または電流は、ＡＳＩＣ内の異なるＣＳＡまたはＣＳＡグループのために個々にまたはグループワイズに（ｇｒｏｕｐｗｉｓｅ）設定され得る。検出器モジュールの１つのＡＳＩＣ内のＣＳＡの電流レベルは、同じ検出器モジュールの別のＡＳＩＣ内のＣＳＡの電流レベルとは異なることも可能である。上記の後者の手法は、一般に、消費電流のきめ細かい制御を実現し、それによって光子計数検出器内の検出器モジュールの消費電力のきめ細かい制御を実現する。
【００５６】
したがって、特定の実施形態では、各ＡＳＩＣは、検出器モジュールにおけるそれぞれの検出器要素に接続された複数の入力チャンネルを備え、そのような各入力チャンネルは、それぞれの増幅器、好ましくはそれぞれのＣＳＡを備える。少なくとも１つの第２のサブセットにおける検出器モジュールのＡＳＩＣ内のそれぞれの増幅器、好ましくはＣＳＡの合計消費電流は、第１のサブセットにおける検出器モジュールのＡＳＩＣ内のそれぞれの増幅器、好ましくはＣＳＡの合計消費電流よりも低い。
【００５７】
一実施形態では、光子計数検出器は、いわゆるエネルギー弁別型光子計数検出器またはエネルギー分解光子計数検出器であり、時には分光Ｘ線検出器と呼ばれる。本実施形態では（図７参照）、各登録された光子は、セットのしきい値（Ｔ１−ＴＮ）に比較される電流パルスを生成し、それによって幾つかのエネルギービンごとに入射する光子の個数を計数する。
【００５８】
一般的に、コンプトン散乱後の光子も含むＸ線光子は、検出器モジュールの半導体基板内部で電子正孔対に変換され、ただし、電子正孔対の個数は、光子エネルギーに一般的に比例している。電子および正孔は、検出器要素に向けてドリフトしており、次いで光子計数検出器を去る。このドリフト中、電子および正孔は、検出器要素に電気的な流れを誘導し、この電流は、図７に概略的に示されているように、例えば、ＣＳＡ、続いて整形フィルタ（ＳＦ：Ｓｈａｐｉｎｇ  Ｆｉｌｔｅｒ）を通じて測定されてもよい。
【００５９】
１つのＸ線イベントからの電子および正孔の個数がＸ線エネルギーに比例するので、１回に誘導される電流パルスの全電荷は、このエネルギーに比例している。電流パルスは、ＣＳＡ内で増幅され、次いでＳＦフィルタによってフィルタ処理される。ＳＦフィルタの適当な整形時間を選ぶことによって、フィルタ処理後のパルス振幅は、電流パルスの全電荷に比例し、したがってＸ線エネルギーに比例している。ＳＦフィルタの後で、パルス振幅は、その値を１つまたは複数の比較器（ＣＯＭＰ）における１つまたは幾つかのしきい値（Ｔ１−ＴＮ）と比較することによって測定され、カウンタが導入され、それによってパルスがしきい値よりも大きいときの場合の数が記録されてもよい。このようにして、一定の時間枠内で検出されたそれぞれのしきい値（Ｔ１−ＴＮ）に対応するエネルギーを超過するエネルギーを用いてＸ線光子の個数を計数および／または記録することが可能である。
【００６０】
異なる幾つかのしきい値を使用するとき、いわゆるエネルギー弁別型光子計数検出器が得られ、検出された光子は、様々なしきい値に対応するエネルギービンの中に処理され得る。時には、このタイプの光子計数検出器は、マルチビン検出器とも呼ばれる。
【００６１】
一般的に、エネルギー情報は、新しい種類の画像が生成されることを可能にし、新しい情報が利用可能になり、従来の技術に固有の画像アーチファクトが除去され得る。
【００６２】
換言すると、エネルギー弁別型光子計数検出器については、パルス高は、比較器における幾つかのプログラム可能なしきい値（Ｔ１−ＴＮ）と比較され、パルス高に従って分類され、これは、エネルギーに比例している。
【００６３】
しかし、任意のＣＳＡにおける固有の問題は、それが電子ノイズを検出された電流に加えることである。したがって、実際のＸ線光子の代わりにノイズを検出するのを回避するために、ノイズ値がしきい値を超過する回数が、Ｘ線光子の検出を妨げないように十分低いように最小のしきい値を十分高く設定することが重要である。
【００６４】
ノイズフロアを上回る最小のしきい値を設定することによって、Ｘ線撮像システムの放射線線量の減少の主な障害である電子ノイズが、かなり減少させられ得る。
【００６５】
さらに、ＣＳＡによって加えられるノイズは、図１１に示されるようにＣＳＡ電流に依存する。
【００６６】
整形フィルタは、整形時間の大きい値がＸ線光子によって引き起こされる長いパルスをもたらし、フィルタ後のノイズ振幅を減少させるという一般的特性を有する。整形時間の小さい値は、短いパルスおよびより大きいノイズ振幅をもたらす。したがって、できる限り多くのＸ線光子を計数するために、大きい整形時間がノイズを最小にし、比較的小さいしきい値レベルの使用を可能にすることが望まれる。
【００６７】
しきい値のセットまたは表の値は、それによってパルス高が比較器で比較されるものであり、光子計数検出器によって生成される画像データの品質に影響を及ぼす。
【００６８】
一実施形態では、各電力消費回路は、光子の検出に応答して生成される電流パルスをセットのしきい値と比較するように構成された複数の比較器を備える（図７参照）。
【００６９】
各実施形態の一態様は、Ｘ線検出システムに関する。このＸ線検出システムは、各実施形態に係る光子計数検出器を備える。Ｘ線検出システムは、光子計数検出器に接続された検出器コントローラも備える（図２参照）。一実施形態では、検出器コントローラは、制御信号に基づいて、少なくとも１つの第２のサブセットにおける検出器モジュールのための動作モードを選択するように構成されている。本実施形態では、検出器コントローラは、少なくとも１つの第２のサブセットにおける検出器モジュールの電力消費回路が、第１のサブセットにおける検出器モジュールの電力消費回路によって消費される電力量よりも低い電力量を消費するように構成されている選択された動作モードで動作するよう、少なくとも１つの第２のサブセットにおける検出器モジュールを制御するようにも構成されている。
【００７０】
したがって、本実施形態では、少なくとも１つの第２のサブセットにおける検出器モジュールは、検出器モジュールの電力消費回路の消費電力に関して、複数の動作モード、すなわち少なくとも２つの動作モードに従って実行され得る。例えば、第１の動作モードでは、少なくとも１つの第２のサブセットにおける検出器モジュールの電力消費回路は、所与の電力量を消費するのに対して、第２の動作モードでは、その代わりに、電力消費回路は、所与の電力量とは異なる別の電力量を消費する。
【００７１】
第１の実施形態では、Ｑの異なる動作モードがあり、少なくとも第２のサブセットにおける検出器モジュールの電力消費回路は、電力のＰｑＷを消費し、ただしｑ＝１…Ｑである。例えば、Ｑ＝２かつ第１の動作モード時、電力消費回路は、第１の電力量Ｐ１、すなわち、第１のサブセットにおける検出器モジュールの電力消費回路と同じ電力量を消費する。しかし、第２の動作モード時、電力消費回路は、第２の電力量Ｐ２＜Ｐ１を消費する。したがって、第２の動作モードは、低電力消費動作モードとみなされることができるのに対して、第１の動作モードは、正常またはデフォルトの動作モードである。代替の例では、少なくとも１つの第２のサブセットにおける検出器モジュールの電力消費回路は、第１および第２の動作モード時にそれぞれＰ１およびＰ２の電力量を消費するのに対して、第１のサブセットにおける検出器モジュールの電力消費回路は、Ｐｎの電力量を消費し、ただし、Ｐ２＜Ｐ１＜Ｐｎである。したがって、第１の動作モードと第２の動作モードの両方は、第１のサブセットにおける検出器モジュールの動作モードに比べて低電力消費動作モードである。
【００７２】
もちろん、この概念は、少なくとも１つの第２のサブセットにおける検出器モジュールについての３つ以上の異なる動作モードを有する状況に適用されてもよい。
【００７３】
上述した各実施形態では、定められた電力レベルを有する複数の定められた動作モードのセットがある。これは、少なくとも１つの第２のサブセットにおける検出器モジュールの電力消費回路によって消費される電力量が、検出器コントローラによって個別のステップ内で変更されてもよいことを意味する。
【００７４】
代替の実施形態では、検出器コントローラは、多かれ少なかれ継続的に、すなわち、必ずしも所定のステップではなく、少なくとも１つの第２のサブセットにおける検出器モジュールの電力消費回路の消費電力を変えることができる。
【００７５】
一実施形態では、各電力消費回路はそれぞれのＡＳＩＣであり、各ＡＳＩＣは、検出器モジュール内のそれぞれの検出器要素に接続された少なくとも１つのそれぞれの入力チャンネルを備える。図７に示されるように、そのような各入力チャンネルは、ＣＳＡなどのそれぞれの増幅器を備える。そのような実施形態では、検出器コントローラは、第１のサブセットにおける検出器モジュールのＡＳＩＣ内のＣＳＡなどのそれぞれの増幅器へ入力される電流の電流レベルよりも低い電流レベルで、 少なくとも１つの第２のサブセットにおける検出器モジュールのＡＳＩＣ内のＣＳＡなどのそれぞれの増幅器へ入力される電流を設定するように構成されている。
【００７６】
したがって、低電力消費動作モードでは、または複数の利用可能な低電力消費動作モードのうちの１つのモードでは、少なくとも１つの第２のサブセットにおける検出器モジュールのＡＳＩＣ内のＣＳＡに入力される電流は、第１のサブセットにおける検出器モジュールのＡＳＩＣ内のＣＳＡに入力される電流よりも低い。
【００７７】
例えば、２つの動作モードの場合には、検出器コントローラは、電流レベルＩ１またはＩ２で少なくとも１つの第２のサブセットにおける検出器モジュールのＡＳＩＣ内のＣＳＡに入力される電流を設定するように構成されてもよく、ただし、Ｉ２＜Ｉ１である。第１の場合には、Ｉ１は、第１のサブセットにおける検出器モジュールのＡＳＩＣ内のＣＳＡに入力される電流に等しい。第２の場合、Ｉｎは、第１のサブセットにおける検出器モジュールのＡＳＩＣ内のＣＳＡに入力される電流、およびＩ２＜Ｉ１＜Ｉｎを表す。
【００７８】
一実施形態では、検出器コントローラは、複数の定められた電流レベルの中の１つによる電流、すなわち、少なくとも１つの第２のサブセットにおける検出器モジュールのＡＳＩＣ内のＣＳＡに入力される電流のステップ状変化を設定するように構成されている。別の実施形態では、検出器コントローラは、ゼロなどの最小レベルとＩｎなどの最大レベルとの間の電流を継続的に変えるように構成されている。
【００７９】
一実施形態では、各電力消費回路はそれぞれのＡＳＩＣであり、各ＡＳＩＣは、検出器モジュールにおけるそれぞれの検出器要素に接続された複数の入力チャンネルを備える。各入力チャンネルは、それぞれの増幅器、好ましくはそれぞれのＣＳＡを備える。そのような実施形態では、検出器コントローラは、少なくとも１つの第２のサブセットにおける検出器モジュールのＡＳＩＣ内のそれぞれの増幅器、好ましくはＣＳＡの合計消費電流が、第１のサブセットにおける検出器モジュールのＡＳＩＣ内のそれぞれの増幅器、好ましくはＣＳＡの合計消費電流よりも低いように、少なくとも１つの第２のサブセットにおける検出器モジュールのＡＳＩＣ内のそれぞれの増幅器、好ましくはＣＳＡに入力されるそれぞれの電流を設定するように構成されている。
【００８０】
前述したように、検出器コントローラは、制御信号に基づいて動作モードを選択するように構成されている。一実施形態では、制御信号は、図２のオペレータコンソールによって表されるユーザ入力装置によって生成される。ユーザ入力装置は、例えば、キーボード、マウス、タッチ感知画面などの形態であってもよく、これは、少なくとも１つの第２のサブセットにおける検出器モジュールのための動作モードを選択するようにユーザまたは操作者によって使用される。したがって、キーの押下、マウスのクリック、またはタッチ感知画面の指定領域のタッチなどによってユーザ入力装置を稼働させることにより、制御信号を生成する。それによって、ユーザは、現在の被験者にどの動作モードを使用するのか手動で選択する。
【００８１】
一実施形態では、光子計数検出器は、複数の撮像モードに従って動作されてもよい。そして、そのような各撮像モードは、光子計数検出器によって撮像される少なくとも１つのそれぞれの臓器または組織に適合されている。そのような場合には、検出器コントローラは、複数の撮像モードの中の撮像モードを表す制御信号に基づいて動作のモードを選択するように構成されている。
【００８２】
例えば、心臓撮像モードは被験者の心臓を撮像するときに使用され、脳撮像モードは被験者の脳を撮像するときに使用されるなどである。全身撮像モードは、全身または少なくともその主要部分を撮像するときに使用され得る。これに対応して、胴体撮像モードは、被験者の胴体を撮像するときに使用され得る。
【００８３】
そのような場合には、これらの検出器モジュール内のＡＳＩＣのＣＳＡに入力される電流などの少なくとも１つの第２のサブセットにおける検出器モジュールの電力消費回路によって消費される電力量は、選択された撮像モードに基づいて検出器コントローラによって決定または設定される。例えば、全身または胴体撮像モードなどにおいて、全身の走査または身体の大部分の撮像の場合には、光子計数検出器の全検出器モジュールが、例えば、身体または胴体内のどこかの外傷または損傷を検出するために完全な公称電力で動作することが必要とされるかもしれない。
【００８４】
したがって、関心のある撮像部分は、必ずしもアイソセンタになくてもよいかもしれず、またはその近くにさえなくてもよいかもしれない。この場合には、画像の周辺部分においても十分な画像品質を実現することが重要である。これは、画像の標的の臓器または組織が比較的小さく、かつアイソセンタでまたはその近くで中央に置かれる撮像モードと比較されるべきである。そのような場合には、画像の周辺部分の画像品質は、あまり重要ではない。したがって、そのとき、少なくとも１つの第２のサブセットにおける検出器モジュールの電力消費回路の消費電力は、第１のサブセットにおける検出器モジュールにおける消費電力に比べてかなり低減され得る。
【００８５】
一実施形態では、Ｘ線検出システムは、光子計数検出器の温度を監視するとともに、光子計数検出器の温度を表す制御信号を生成するように構成されている少なくとも１つの温度センサを備える。
【００８６】
図６は、検出器モジュールのＡＳＩＣ内などの検出器モジュール内の温度センサの例示的一配置を示す。例えば、各検出器モジュールは、例えばＡＳＩＣ内に配置されたそれぞれの温度センサ、または実際は検出器モジュール内の各ＡＳＩＣ内の温度センサを備えることができる。代替として、温度センサは、検出器モジュールの選択部分のみに配置されてもよい。さらに、代替としてまたは加えて、１つまたは複数の温度センサは、光子計数検出器の温度を監視するために、光子計数検出器内のどこかに配置されてもよい。
【００８７】
一実施形態では、温度センサによって生成される制御信号は、温度監視に基づいて決定される光子計数検出器の現在温度を表す。一実施形態では、図６に示されるように、各温度センサは、検出器モジュールの少なくともサブセットのそれぞれの電力消費回路に組み込まれる。そのような場合には、図にＡＳＩＣによって表される各電力消費回路は、それぞれの温度センサを備えてもよい。代替として、検出器モジュールごとにＡＳＩＣなどの電力消費回路のサブセットだけが、それぞれの温度センサを備える。例えば、検出器モジュールごとにたった１つのＡＳＩＣが、温度センサを備えてもよい。
【００８８】
電力消費回路内に組み込まれるのではなく検出器モジュール上のどこかに配置された温度センサを有することも可能である。例えば、温度センサは、半導体基板上に配置されてもよい。
【００８９】
一実施形態では、各温度センサは、複数の検出器モジュールの少なくともサブセットのそれぞれの電力消費回路に実装される発振器内の周波数変化を測定するように構成されている発振器ベースの温度センサである。温度センサのそのような実施は、ＡＳＩＣ内の組み込みに特に適している。
【００９０】
光子計数検出器が複数の温度センサを備える場合、制御信号は、光子計数センサの平均温度を表し得る。代替の実施形態では、制御信号は、少なくとも１つの第２のサブセットにおける検出器モジュールの（平均）温度、または第１のサブセットにおける検出器モジュールの（平均）温度を表す。
【００９１】
本実施形態では、少なくとも１つの第２のサブセットにおける検出器モジュールの電力消費回路によって消費される電力量は、温度センサからの制御信号によって表されるように、光子計数検出器の温度に基づいて検出器コントローラによって選択される。
【００９２】
例えば、検出器コントローラは、光子計数検出器の温度が、所与の温度範囲内または所与の温度未満である限り、少なくとも１つの第２のサブセットにおける検出器モジュールのための高い電力として使用するように構成され得る。しかし、制御信号によって表されるように光子計数検出器の温度が増加を開始する場合、検出器コントローラは、少なくとも１つの第２のサブセットにおける検出器モジュールへの電力を減少させて、それによって光子計数検出器の総消費電力を低減させ、それによって光子計数検出器の温度を減少させるまたは少なくとも制御することができる。
【００９３】
一実施形態では、検出器コントローラは、選択信号に基づいて、少なくとも１つの第２のサブセットに属する検出器モジュールを選択する、および／または第１のサブセットに属する検出器モジュールを選択するように構成されている。
【００９４】
したがって、本実施形態では、第１のサブセット内および少なくとも１つの第２のサブセット内の検出器モジュールの個数は、固定ではなく、選択信号に基づいてむしろ変更されてもよい。これは、所与の検出器モジュールが、一部の応用において、第１のサブセットに属するように検出器コントローラによって選択されてもよく、これに対して、他の応用では、検出器モジュールが、少なくとも１つの第２のサブセットに属するように選択されることを意味する。
【００９５】
一実施形態では、選択信号は、制御信号との関連で前に説明されたものと同様にユーザ入力装置によって生成される。本実施形態では、ユーザは、それによって、ユーザ入力装置を用いて光子計数検出器内の検出器モジュールのそれぞれのサブセットのサイズを選択してもよい。例えば、ユーザは、第１のサブセットに属するおよび／または少なくとも１つの第２のサブセットに属するはずである光子計数検出器内の検出器モジュールを画面上にマークするために、ユーザ入力装置を使用することができる。
【００９６】
特定の実施形態では、光子計数検出器は、第１のサブセットの検出器モジュールを備えるのに対して、光子計数検出器内の残りの検出器モジュールは、少なくとも１つの第２のサブセットに属する。したがって、第１（または第２）のサブセットに属する検出器モジュールを定めるのに十分であり、というのは、残りの検出器モジュールは、その後第２（または第１）のサブセットに属することになるからである。
【００９７】
一実施形態では、検出器コントローラは、光子計数検出器のための複数の撮像モードの中の画像モードを表す選択信号に基づいて少なくとも１つの第２のサブセットに属する検出器モジュールを選択する、および／または第１のサブセットに属する検出器モジュールを選択するように構成されている。
【００９８】
例えば、光子計数検出器が、中心に置かれたまたは少なくともアイソセンタの近くの心臓などの空間的に限定された臓器または組織を撮像するために使用される場合、心臓撮像モードが選択されてもよい。そのような場合には、検出器コントローラは、心臓撮像モードを示す選択信号に基づいて第１のおよび／または 少なくとも１つの第２のサブセットに属する検出器モジュールを選択するように構成されている。したがって、このモードでは、第１のサブセットは、光子計数検出器における検出器モジュールの限定された中央サブセットだけを収容することが十分であり得るのに対して、そのとき、周辺検出器モジュールは第２のサブセットに属するはずである。したがって、それによって中央サブセットにおける検出器モジュールの個数は、撮像モード、およびそれによって撮像される臓器または組織のサイズに基づいて、検出器コントローラによって決定および選択され得る。一般に、臓器または組織がより大きくなると、中央（第１の）サブセットには検出器モジュールがより多くなり、それによって周辺（第２の）サブセットには検出器モジュールがより少なくなる。
【００９９】
選択信号に基づく第１および第２のサブセットのための検出器モジュールを選択する上述した各実施形態は、制御信号に基づいて動作モードを選択することと組み合わされてもよい。代替として、検出器モジュールの選択は、動作モードを選択することから独立して使用されてもよい。この後者の場合には、Ｘ線検出システムは、各実施形態に係る光子計数検出器を備える。Ｘ線検出システムは、光子計数検出器に接続されているとともに、選択信号に基づいて、少なくとも１つの第２のサブセットに属する光子計数検出器の検出器モジュールを選択する、および／または第１のサブセットに属する光子計数検出器の検出器モジュールを選択するように構成されている検出器コントローラも備える。検出器コントローラは、少なくとも１つの第２のサブセットにおける検出器モジュールの電力消費回路が第１のサブセットにおける検出器モジュールの電力消費回路によって消費される電力量よりも低い電力量を消費するように構成されている動作モードで動作するよう、少なくとも１つの第２のサブセットにおける検出器モジュールを制御するようにも構成されている。
【０１００】
特定の実施形態では、Ｘ線検出システムの検出器コントローラは、光子計数検出器に接続されているとともに、検出器モジュールの電力消費回路が第２の電力量を消費するように構成されている第２の消費電力の動作モードと、検出器モジュールの電力消費回路が第１の電力量または第２の電力量よりも大きいが第１の電力量よりも少ない電力量を消費するように構成されている第１の消費電力の動作モードとの間で少なくとも１つの第２のサブセットにおける検出器モジュールを選択的に切り換えるように構成されている。
【０１０１】
したがって、本実施形態では、検出器コントローラは、異なる消費電力の動作モードの間で少なくとも１つの第２のサブセットにおける検出器モジュールの電力消費回路の消費電力を切り換えることができる。第２のまたは低い消費電力の動作モードでは、電力消費回路は、第２の電力量を消費する。第１のまたは高い消費電力の動作モードでは、電力消費回路は、第１のサブセットにおける検出器モジュール電力消費回路と同じ電力量、すなわち、第１の電力量または第２の電力量よりも大きいが第１の電力量よりもまだ少ない電力量を消費する。
【０１０２】
特定の実施形態では、検出器コントローラは、本明細書中に開示されるように異なるレベルの消費電力を実現するために、検出器モジュールのＡＳＩＣ内のＣＳＡなどの増幅器へ入力電流を切り換えるように構成されている。
【０１０３】
前述したように、少なくとも１つの第２のサブセットにおける検出器モジュールは、様々な電力量を消費する、または異なる所定のレベルの消費電力間で切り換えられるように制御されてもよい。これらの実施形態では、好ましくは、少なくとも１つの第２のサブセットにおける検出器モジュールは、第１のサブセットにおける検出器モジュールと同一であることが好ましいが、それらは低減された消費電力で動作され得るという違いがある。しかし、電力消費回路、すなわち、ＡＳＩＣ、および検出器モジュールの深さ要素は、第１または第２のサブセットに属していることに関わらず同一であり得る。
【０１０４】
別の実施形態では、少なくとも１つの第２のサブセットにおける検出器モジュールは、第１のサブセットにおける検出器モジュールとは異なる。例えば、最も関心のある画像特徴は、アイソセンタの近くにしばしば設置されるので、最も高い空間分解能は、画像の中央部分にあるべきである。これは、アイソセンタの近くにより小さい画素を有することによって実現され得る。より小さい画素は、ほとんどの撮像タスクにとってそれらが光子計数検出器の中央にある場合、最も多くの情報を画像に加える。より小さい画素は、データ転送速度および電力のドライバであり、通常は実際的であるために光子計数検出器が取り扱うことができる総電力およびデータ転送速度に制約がある。あまりに多くの電力は、光子計数検出器をあまりに高い温度におくことになり、または室内の周囲の温度は不快に高くなり、またはそれは空冷の代わりに水冷などの高価な冷却システム設備を必要とする。
【０１０５】
したがって、中央の空間分解能すなわち検出器モジュールの第１のサブセットが、周辺すなわち検出器モジュールの第２のサブセットにおけるよりも高いように空間分解能を変えることも可能である。よって、第１のサブセットにおける検出器モジュールは、少なくとも１つの第２のサブセットにおける検出器モジュールに比べてより小さい画素を有してもよい。
【０１０６】
より小さい画素は、検出器モジュールにおけるより小さい検出器要素および／またはより深いセグメントによって実現され得る。例えば、第１のサブセットにおける検出器モジュールは、少なくとも１つの第２のサブセットにおける検出器モジュールに比べてより大きい厚さを有し得る。これは、図１２および図１４に概略的に示されている。図１２では、検出器モジュールの厚さは、中央で最大であり、次いで光子計数検出器の周辺端部に向けて徐々に減少する。図１３では、代わりに、検出器モジュールの厚さは、中央が階段で周辺端部に向かって変化する。
【０１０７】
前述において、光子計数検出器は、第１のサブセットの検出器モジュール、および少なくとも１つの第２のサブセットの検出器モジュールを参照して主に説明されてきた。この概念は、もちろん、３つ以上の異なるサブセットの検出器モジュールの場合に拡張されてもよい。例えば、図１３に概略的に示されているように、中央サブセットの検出器モジュール、中間サブセットの検出器モジュール、および周辺サブセットの検出器モジュールがあってもよい。そのような場合には、検出器モジュールの消費電力は、３つの異なるタイプのサブセットに、例えば、中央サブセットにおけるより高い消費電力、中間サブセットにおける中位の消費電力、および周辺サブセットにおけるより低い消費電力に異なっていてもよい。
【０１０８】
一実施形態では、図８に示されるように、光子計数検出器は、フロント・エンドＡＳＩＣからヒートシンクへの熱伝導体と接続されている。一実施形態では、熱伝導体は、窒化アルミニウムで作製されており、これは、その温度膨張係数がシリコンに適合されるからである。一実施形態では、ヒートシンクは、その比較的低い密度によりアルミニウムで作製され、それによってヒートシンクの重量を減少させる。周囲の空気または水は、ヒートシンクから熱を取り去るために使用されてもよい。
【０１０９】
したがって、一実施形態では、光子計数検出器は、ヒートシンクと、複数の熱伝導体とを備える。各熱伝導体は、検出器モジュールの電力消費回路およびヒートシンクを相互接続する。
【０１１０】
一実施形態では、複数の熱伝導体は、窒化アルミニウムで作製される。一実施形態では、ヒートシンクは、アルミニウムで作製される。
【０１１１】
光子計数検出器の熱管理システムについての単純化されたモデルは、図１０に示されている。一実施形態では、熱管理システムは、前述したようにヒートシンクを備えてもよい。Ｘ線撮像システムがスイッチを入れられた後、図中のアナログ処理回路およびデジタル処理回路によって表される電力消費回路は、ヒートシンクへ送り届けられる熱を発生させる。対流熱伝導および熱管理システムの送風機は、光子計数検出器およびヒートシンクから熱を外へ拡散するのを助け、それによって光子計数検出器をほぼ一定の温度に維持する。送風機および／または対流熱伝導の動作は、１つまたは複数の温度センサからの温度信号に応答して熱コントローラ（また図２参照）によって動作されてもよい。
【０１１２】
図９に示されるように、Ｘ線撮像システム１００の別の例は、Ｘ線を発するＸ線源１０と、Ｘ線が物体を通過した後にＸ線を検出するＸ線検出システム２０と、光子計数検出器の検出器モジュールに組み込まれたＡＳＩＣなど電力消費回路３０とを備える。一実施形態では、電力消費回路３０は、検出器要素からの生の電気信号を処理し、それをデジタル化するアナログ処理回路３２と、測定されたデータに対して補正を適用すること、それを一時的に記憶すること、またはフィルタ処理することなどのさらなる処理動作を実行することができるデジタル処理回路３４とを備える。Ｘ線撮像システム１００は、処理されたデータを記憶するとともにさらなる後処理および／または画像再構成を実行することができるコンピュータ４０も備える。
【０１１３】
よく使用されるＸ線撮像システムの一例はＣＴシステムであり、このＣＴシステムは、Ｘ線の扇型または錐ビームを生成するＸ線源１０と、患者または物体を透過されるＸ線の部分を登録する対向したＸ線検出システム２０とを備えてもよい。Ｘ線源１０および光子計数検出器は、矢印１５によって示されるように撮像される物体を中心にして回転するガントリに通常取り付けられる。
【０１１４】
したがって、一実施形態では、各電力消費回路は、アナログ処理回路と、デジタル処理回路とを備える。一実施形態では、少なくとも第２のサブセットにおける検出器モジュールのアナログ処理回路３２の消費電力は、第１のサブセットにおける検出器モジュールのアナログ処理回路３２の消費電力よりも低い。別の実施形態では、少なくとも第２のサブセットにおける検出器モジュールのデジタル処理回路３４の消費電力は、第１のサブセットにおける検出器モジュールのデジタル処理回路３４の消費電力よりも低い。さらなる実施形態では、少なくとも第２のサブセットにおける検出器モジュールのアナログ処理回路３２の消費電力は、第１のサブセットにおける検出器モジュールのアナログ処理回路３２の消費電力よりも低く、少なくとも第２のサブセットにおける検出器モジュールのデジタル処理回路３４の消費電力は、第１のサブセットにおける検出器モジュールのデジタル処理回路３４の消費電力よりも低い。
【０１１５】
各実施形態のさらなる態様は、各実施形態に係る光子計数検出器または各実施形態に係るＸ線検出システムを備えるＸ線撮像システムに関する。
【０１１６】
一実施形態では、Ｘ線撮像システムは、ＣＴシステムである。
【０１１７】
図１６は、一実施形態に係る光子計数検出器を制御する方法を示すフローチャートである。この方法は、ステップＳ１において、制御信号に基づいて、第１のサブセットの検出器モジュールと少なくとも１つの第２のサブセットの検出器モジュールとを備える光子計数検出器内の少なくとも１つの第２のサブセットの検出器モジュールにおける検出器モジュールのための動作モードを選択するステップを含む。各検出器モジュールは、電力消費回路を有する。この方法は、ステップＳ２において、少なくとも１つの第２のサブセットにおける検出器モジュールの電力消費回路が、第１のサブセットにおける検出器モジュールの電力消費回路によって消費される電力量よりも低い電力量を消費するように構成されている選択された動作モードで動作するように、少なくとも１つの第２のサブセットにおける検出器モジュールを制御するステップも含む。
【０１１８】
別の実施形態では、図１６の方法は、ステップＳ１において、選択信号に基づいて、少なくとも１つの第２のサブセットの検出器モジュールに属する光子計数検出器の検出器モジュールを選択するステップ、および／または選択信号に基づいて、第１のサブセットの検出器モジュールに属する光子計数検出器の検出器モジュールを選択するステップを含む。各検出器モジュールは、電力消費回路を有する。この方法は、ステップＳ２において、少なくとも１つの第２のサブセットにおける検出器モジュールの電力消費回路が、第１のサブセットにおける検出器モジュールの電力消費回路によって消費される電力量よりも低い電力量を消費するように構成されている動作モードで動作するように、少なくとも１つの第２のサブセットにおける検出器モジュールを制御するステップも含む。
【０１１９】
図１６に関連して上述された２つの各実施形態は、組み合わされてもよい。
【０１２０】
本明細書中に記載された方法、装置、および配置は、様々な方法で実施、組み合わせ、および再配置されてもよいことが理解されよう。
【０１２１】
例えば、各実施形態は、適切な処理回路、またはそれらの組合せよって実行されるためにハードウェアまたはソフトウェアで実現されてもよい。
【０１２２】
本明細書中に記載されたステップ、機能、手順、モジュール、および／またはブロックは、汎用電子回路と特定応用回路の両方を含むディスクリート回路または集積回路技術などの任意の従来の技術を用いてハードウェアに実装されてもよい。
【０１２３】
代替として、または補足として、本明細書中に記載されたステップ、機能、手順、モジュール、および／またはブロックの少なくとも一部は、１つまたは複数のプロセッサまたは処理ユニットなどの適切な処理回路による実行のためのコンピュータプログラムなどのソフトウェアにおいて実現されてもよい。
【０１２４】
処理回路の例は、１つまたは複数のマイクロプロセッサ、１つまたは複数のデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、１つまたは複数の中央処理ユニット（ＣＰＵ）、ビデオアクセラレーションハードウェア、および／または１つまたは複数のフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）もしくは１つまたは複数のプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）などの任意の適切なプログラム可能論理回路を含むが、これらに限定されない。
【０１２５】
提案技術が実現されている任意の従来の装置またはユニットの一般的な処理能力を再利用することが可能であり得ることも理解されたい。例えば、既存のソフトウェアの再プログラミングによって、または新しいソフトウェアコンポーネントの追加によって既存のソフトウェアを再利用することも可能であり得る。
【０１２６】
例えば、Ｘ線検出システムの検出器コントローラは、一実施形態に係るプロセッサメモリ実装の形態であり得る。この特定の例では、検出器コントローラは、プロセッサおよびメモリを備える。メモリは、プロセッサによって実行可能な指令を含み、それによってプロセッサは、アイドル・モードと動作モードの間で検出器モジュールを選択的に切り換えるように構成されている。
【０１２７】
別の実施形態では、検出器コントローラは、一実施形態に係るハードウェア回路の実装の形態であり得る。適切なハードウェア回路の特定の例は、適切なレジスタ（ＲＥＧ）および／またはメモリユニット（ＭＥＭ）に関連して特化された機能を実行するように相互接続されたディスクリート論理ゲートおよび／またはフリップフロップに基づく回路などの、１つまたは複数の適切に構成されたまたは場合によっては再構成可能な電子回路、例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、または任意の他のハードウェア論理を含む。
【０１２８】
ハードウェアとソフトウェアの組合せに基づく解決策を提供することも可能である。実際のハードウェア・ソフトウェア分割は、処理速度、実施コスト、および他の要件を含む幾つかの要因に基づいてシステム設計者によって決定され得る。
【０１２９】
図１５は、一実施形態に係るコンピュータ実装２００の一例を示す概略図である。この特定の例では、本明細書中に記載されたステップ、機能、手順、モジュール、および／またはブロックの少なくとも一部は、コンピュータプログラム２２５；２３５によって実現され、これは１つまたは複数のプロセッサ２１０を含む処理回路による実行のためにメモリ２２０に読み込まれている。プロセッサ２１０およびメモリ２２０は、通常のソフトウェアの実行を可能にするように互いに相互接続されている。任意選択の入出力装置２４０は、入力パラメータおよび／または結果として得られる出力パラメータなどの関連データの入力および／または出力を可能にするようにプロセッサ２１０および／またはメモリ２２０にやはり相互接続されてもよい。
【０１３０】
用語「プロセッサ」は、特定の処理タスク、決定タスク、または計算タスクを行うためにプログラムコードまたはコンピュータプログラム指令を実行することができる任意のシステムまたは装置としての一般的な意味で解釈されるべきである。
【０１３１】
このように、１つまたは複数のプロセッサ２１０を含む処理回路は、実行時に、本明細書中に説明されたものなどのコンピュータプログラム２２５、よく定められた処理タスクを実行するように構成されている。
【０１３２】
処理回路は、上述されたステップ、機能、手順 および／またはブロックのみを実行するように専用のものである必要はなく、他のタスクを実行してもよい。
【０１３３】
提案技術は、少なくとも１つのプロセッサ２１０によって実行されるとき、少なくとも１つのプロセッサ２１０に、制御信号に基づいて、第１のサブセットの検出器モジュールと少なくとも１つの第２のサブセットの検出器モジュールとを備える光子計数検出器内の少なくとも１つの第２のサブセットの検出器モジュールにおける検出器モジュールのための動作モードを選択させる指令を含むコンピュータプログラム２２５；２３５も提供する。各検出器モジュールは、電力消費回路を有する。少なくとも１つのプロセッサ２１０は、少なくとも１つの第２のサブセットにおける検出器モジュールの電力消費回路が、第１のサブセットにおける検出器モジュールの電力消費回路によって消費される電力量よりも低い電力量を消費するように構成されている選択された動作モードで動作するように、少なくとも１つの第２のサブセットにおける検出器モジュールを制御するようにもされる。
【０１３４】
別の実施形態では、コンピュータプログラム２２５；２３５は、少なくとも１つのプロセッサ２１０によって実行されるとき、少なくとも１つのプロセッサ２１０に、選択信号に基づいて、少なくとも１つの第２のサブセットの検出器モジュールに属する光子計数検出器の検出器モジュールを選択させる、および／または選択信号に基づいて、第１のサブセットの検出器モジュールに属する光子計数検出器の検出器モジュールを選択させる指令を含む。各検出器モジュールは、電力消費回路を有する。少なくとも１つのプロセッサ２１０は、少なくとも１つの第２のサブセットにおける検出器モジュールの電力消費回路が、第１のサブセットにおける検出器モジュールの電力消費回路よって消費される電力量よりも低い電力量を消費するように構成されている動作モードで動作するように、少なくとも１つの第２のサブセットにおける検出器モジュールを制御するようにもされる。
【０１３５】
提案技術は、コンピュータプログラム２３５を備えるキャリア２３０も提供する。キャリア２３０は、電子信号、光信号、電磁信号、磁気信号、電気信号、無線信号、マイクロ波信号、またはコンピュータ可読記憶媒体のうちの１つである。
【０１３６】
例として、ソフトウェアまたはコンピュータプログラム２２５；２３５は、特に不揮発性媒体であるコンピュータ可読媒体２２０；２３０上に通常運ばれるまたは記憶されるコンピュータプログラム製品として実現されてもよい。コンピュータ可読媒体は、限定されるものではないが、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタル多目的ディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイディスク、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）メモリ、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）記憶装置、フラッシュメモリ、磁気テープ、または任意の他の従来のメモリ装置を含む１つまたは複数のリムーバブルまたは非リムーバブルメモリ装置を備えてもよい。したがって、コンピュータプログラム２２５；２３５は、その処理回路２１０による実行のためにコンピュータの動作メモリ２２０または均等の処理装置２００に読み込まれ得る。
【０１３７】
本明細書中に示された流れ図または図は、１つまたは複数のプロセッサによって実行されるとき、コンピュータの（１つまたは複数の）流れ図とみなされてもよい。対応する装置は、プロセッサによって実行される各ステップが機能モジュールに対応する機能モジュール群として定められてもよい。この場合には、機能モジュールは、プロセッサで実行するコンピュータプログラムとして実現される。
【０１３８】
したがって、メモリ内に存在するコンピュータプログラムは、プロセッサによって実行されるとき、本明細書中に説明されたステップおよび／またはタスクの少なくとも一部を実行するように構成されている適当な機能モジュールとして組織化されてもよい。 
【０１３９】
一実施形態では、そのような装置は、制御信号に基づいて、第１のサブセットの検出器モジュールと少なくとも１つの第２のサブセットの検出器モジュールとを備える光子計数検出器内の少なくとも１つの第２のサブセットの検出器モジュールにおける検出器モジュールのための動作モードを選択する選択用モジュールを備える。各検出器モジュールは、電力消費回路を有する。装置は、少なくとも１つの第２のサブセットにおける検出器モジュールの電力消費回路が、第１のサブセットにおける検出器モジュールの電力消費回路によって消費される電力量よりも低い電力量を消費するように構成されている選択された動作モードで動作するように、少なくとも１つの第２のサブセットにおける検出器モジュールを制御する制御モジュールも備える。
【０１４０】
別の実施形態では、そのような装置は、選択信号に基づいて、少なくとも１つの第２のサブセットの検出器モジュールに属する光子計数検出器の検出器モジュールを選択する、および／または選択信号に基づいて、第１のサブセットの検出器モジュールに属する光子計数検出器の検出器モジュールを選択する選択用モジュールを備える。各検出器モジュールは、電力消費回路を有する。装置は、少なくとも１つの第２のサブセットにおける検出器モジュールの電力消費回路が、第１のサブセットにおける検出器モジュールの電力消費回路によって消費される電力量よりも低い電力量を消費するように構成されている動作モードで動作するように、少なくとも１つの第２のサブセットにおける検出器モジュールを制御する制御モジュールも備える。
【０１４１】
上述された各実施形態は、本発明の幾つかの例示的な例として理解されたい。様々な修正、組合せ、および変更が本発明の範囲から逸脱することなく各実施形態になされてもよいことが当業者には理解されよう。特に、異なる実施形態における異なる部分の解決は、技術的に可能であれば、他の構成において組み合わされてもよい。しかし、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって定められる。
【０１４２】
参考文献
［１］米国特許第７，０６５，１７３号
［２］米国特許第６，９３１，０９２号
［３］米国特許第７，２３６，５６２号
［４］米国特許出願第２０１６／０１７４９２０号
［５］米国特許第９，０８６，３６０号
［６］ＡｌｖａｒｅｚおよびＭａｃｏｖｓｋｉ、Ｅｎｅｒｇｙ−ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓ  ｉｎ  Ｘ−ｒａｙ  ｃｏｍｐｕｔｅｒｉｓｅｄ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ、Ｐｈｙｓ．Ｍｅｄ．Ｂｉｏｌ．、２１（５）：７３３、１９７６年
［７］ＲｏｅｓｓＩおよびＰｒｏｋｓａ、Ｋ−ｅｄｇｅ  ｉｍａｇｉｎｇ  ｉｎ  Ｘ−ｒａｙ  ｃｏｍｐｕｔｅｄ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ  ｕｓｉｎｇ  ｍｕｌｔｉ−ｂｉｎ  ｐｈｏｔｏｎ  ｃｏｕｎｔｉｎｇ  ｄｅｔｅｃｔｏｒｓ、Ｐｈｙｓ．Ｍｅｄ．Ｂｉｏｌ．、５２（１５）：４６７９，２００７年
［８］Ｌｉｕ、Ｇｒｏｎｂｅｒｇ、Ｓｊｏｌｉｎ、Ｋａｒｌｓｓｏｎ、およびＤａｎｉｅｌｓｓｏｎ、『Ｃｏｕｎｔ  ｒａｔｅ  ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｏｆ  ａ  ｓｉｌｉｃｏｎ−ｓｔｒｉｐ  ｄｅｔｅｃｔｏｒ  ｆｏｒ  ｐｈｏｔｏｎ−ｃｏｕｎｔｉｎｇ  ｓｐｅｃｔｒａｌ  ＣＴ』、Ｎｕｃｌ．Ｉｎｓｔｒ．ａｎｄ  Ｍｅｔｈ．Ａ、Ｖｏｌｕｍｅ  ８２７、１０２〜１０６頁、２０１６年
［９］Ｇｕｓｔａｖｓｓｏｎ、Ａｍｉｎ、Ｂｊｏｒｋｌｉｄ、Ｅｈｌｉａｒ、Ｘｕ、およびＳｖｅｎｓｓｏｎ．  Ａ  ｈｉｇｈ−ｒａｔｅ  ｅｎｅｒｇｙ−ｒｅｓｏｌｖｉｎｇ  ｐｈｏｔｏｎ−ｃｏｕｎｔｉｎｇ  ＡＳＩＣ  ｆｏｒ  ｓｐｅｃｔｒａｌ  ｃｏｍｐｕｔｅｄ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｎｕｃｌｅａｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ、５９（１）、３０〜３９、２０１２年
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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